ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ РАБОТЫ ТОКООГРАНИЧИВАЮЩИХ РЕАКТОРОВ 6-10 кВ
На сооружаемых мощных теплоэлектроцентралях (ТЭЦ) предусматриваются генераторы мощностью 63 МВт при генераторном напряжении 6,3 или 10,5 кВ, а также мощностью 100 МВт при напряжении генератора 10,5 кВ.
Для главных схем соединений ТЭЦ характерны блочная структура с установкой выключателя непосредственно у генератора или схемы с распределительным устройством генераторного напряжения (ГРУ) 6-10 кВ.
Наиболее распространены блоки один генератор - один двухобмоточный трансформатор. Обмотка высшего напряжения блочного трансформатора подключается, как правило, к сети, работающей с заземленной нейтралью (110-330кВ). При наличии ответвления генераторного напряжения повышающий трансформатор блока устанавливается с РПК.
На всех блоках на стороне генераторного напряжения, как правило, имеются ответвления для питания собственных нужд блока через реактор (при напряжении генератора 6,3 кВ), а в ряде случаев имеются два ответвления - одно для питания нагрузки собственных нужд и второе (через реактор на 6,3 или 10,5 кВ) - для питания нагрузки потребителей. При этом для питания нагрузки собственных нужд не допускается применение сдвоенных реакторов, которые динамически не стойки к воздействию тока двойного замыкания на землю на разных секциях.
Линии, отходящие от шин ГРУ, реактированы. Линейные реакторы применяются для ограничения тока КЗ при повреждениях на отходящих кабельных линиях, когда расчетный уровень токов КЗ превосходит допустимый для электрооборудования. Кроме того, они способствуют поддержанию остаточного напряжения на сборных шинах ТЭЦ, что повышает устойчивость параллельной работы.
Для ориентировочного определения реактивности линейного реактора принимают на каждые 100 А номинального тока 0,5 % при 6 кВ и 0,4 % при 10 кВ, что позволяет ограничить ток КЗ до 20 кА в сети 6-10 кВ. Номинальные токи и реактивные сопротивления линейных реакторов должны уточняться для конкретных проектов с учетом схемы резервирования потребительских линий, доли двигателей высокого напряжения в общей нагрузке и их типов (асинхронный или синхронный).
Реакторы должны обладать стойкостью при КЗ и толчках нагрузки. Согласно инструкции по эксплуатации действующее значение периодической составляющей тока короткого замыкания Iкдоп должно определяться по формуле
(1)
где UH - класс напряжения реактора, кВ; Хр - номинальное индуктивное сопротивление одинарного реактора, Ом; Iс -установившийся условный ток КЗ в сети без реактора в том месте, где реактор должен устанавливаться, при номинальном напряжении сети, соответствующем классу напряжения реактора, кА; Iк доп не более 25
Значение Iс должно быть принято следующее:
125 к А - для всех реакторов с горизонтальным расположением фаз и для всех реакторов с номинальным током, равным или большим 1000 А, при номинальном индуктивном сопротивлении, равном или превышающем 0,25 Ом;
90 кА - для реакторов с вертикальным и ступенчатым расположением фаз с номинальным током меньше 1000 А, при номинальном индуктивном сопротивлении, равном или превышающем 0,40 Ом;
70 кА - для всех остальных реакторов.
Максимальное мгновенное значение тока электродинамической стойкости, применительно к которому выполняются расчеты и проводятся испытания на электродинамическую стойкость, должно определяться по формуле
(2)
где дин. максимальное мгновенное значение тока электродинамической стойкости для одинарных реакторов, а также для сдвоенных реакторов при протекании тока в одной ветви или в обеих ветвях в согласном направлении, кА.
Заводы-изготовители характеризуют электродинамическую стойкость реакторов номинальным током электродинамической стойкости (мгновенное значение полного тока), соответствующим максимальному допустимому ударному току КЗ. При проверке реактора на электродинамическую стойкость должно быть соблюдено неравенство
(3)
Реактор, стойкий динамически, обычно обладает достаточной стойкостью и в термическом отношении.
Как показывает анализ, желаемая надежность работы выпускаемых промышленностью бетонных реакторов не всегда обеспечивается. В условиях эксплуатации бывают режимы, когда ток трехфазного КЗ за реактором больше рассчитанного по формуле (3.1), что приводит к разрушению реактора. Граничным условием для определения максимально возможного тока при КЗ за реактором будет результирующее сопротивление до реактора, равное нулю (Х$ = 0). Из граничного условия вытекает значение результирующего сопротивления до места КЗ за реактором X-
XKS=Xs+Xp=Xf. (3.4)
Источник с параметром Xs=0 рассматривается как источник бесконечной мощности, участие которого в питании КЗ ограничено только сопротивлением реактора.
Как следует из практики, токоограничивающие бетонные реакторы номинального напряжения 10 кВ, присоединяемые к источнику бесконечной мощности, не обладают электродинамической стойкостью.
До освоения промышленностью новой серии реакторов повышенной стойкости для обеспечения электродинамической стойкости рекомендуется вместо одного реактора, не обладающего электродинамической стойкостью, использовать последовательное соединение двух электродинамически стойких реакторов. Следует иметь в виду, что суммарное индуктивное сопротивление двух электродинамически стойких реакторов должно быть примерно равным номинальному индуктивному сопротивлению одного нестойкого реактора, что обеспечивает такое же ограничение тока КЗ.
Последовательное соединение двух одинарных реакторов с горизонтальным расположением фаз на одном уровне (в плане) дано на рис. 4.
рис. 4. Схема установки двух одинарных реакторов с горизонтальным расположением фаз на одном уровне (в плане)
рис. 5. Схема установки двух одинарных реакторов с вертикальным расположением фаз
Последовательное соединение двух одинарных реакторов с вертикальным расположением фаз приведено на рис. 5. Между двумя реакторами с вертикальным расположением фаз в помещении устанавливается стена, в которой могут находиться ферромагнитные конструкции (например, арматура железобетонной стены) или отсутствовать какие-либо детали из ферромагнитных материалов.
Монтажные расстояния в паспорте реактора указываются с учетом того, чтобы напряженность электромагнитного поля не превышала 0,4 А/м в местах около реактора, где могут быть расположены металлоконструкции, нагревающиеся от вихревых токов.